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在现代电源设备的景观中的SiC Mosfets

将碳化硅MOSFET与IGBT和超结装置进行比较。

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多年来,高击穿场使低损耗成为可能碳化硅(SiC)MOSFET在工程师中非常受欢迎。目前,它们主要用于IGBTS.(绝缘栅双极晶体管)是之前选择的主要成分。但是SiC MOSFET在今天的电力设备景观中发挥了哪种角色?

由于SiC mosfet(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的线性输出特性(见图1),可以显著降低传导损耗,特别是在部分负载下。这与膝电压(VCE_SAT.)。此外,通过使用较大的装置区域理论上,设计人员可以理解减少传导损耗以无限较小的数字。使用IGBts,这无法完成。

开关损耗是关键

如果我们看看开关损耗,导通模式下缺乏少数载波消除了尾部电流,因此可能是非常小的关断损耗。与IGBT相比,开启损耗也减少,主要是由于较小的导通电流峰值。两个损耗类型都没有显示出温度的增加。然而,与IGBT形成鲜明对比,导通损耗在关闭损耗时占主导地位,这通常与IGBT的行为相反。最后,工程师不需要额外的续流二极管,自垂直Mosfet.结构本身包含一个强大的身体二极管。该体二极管基于PN二极管,在SiC器件的情况下,该膝盖电压约为3V。

您现在可以争辩说,在这种情况下,二极管模式中的导通损耗非常高。但是,我们推荐 - 这是低压硅MOSFET的最先进 - 在二极管模式下工作只是一个短暂的死宿。这次应在200 ns和500 ns之间进行硬切换,并且对于zvs(零电压切换)等谐振拓扑而小于50 ns。然后可以通过施加正栅极偏压来打开通道,该正栅极偏置具有与由于缺乏膝关节电压而与晶体管模式导通状态相同的优点。由于二极管是双极组分,因此还有一个小的反向恢复效果;但是,对切换损耗的总影响可忽略不计。

此外,我们最近推出了一个650 V CoolSiC MOSFET衍生物,要部署在完整的650 V产品组合中。我们打算这项技术不仅可以在这种阻塞电压等级中补充IGBT,而且是我们的凉辣辣椒技术。两种设备都具有快速的开关和线性I-V特性共同;然而,SiC MOSFET在硬切换中启用体二极管操作,并且在10kHz高于10kHz的开关频率下。

我们基于沟槽的SIC MOSFET与优化的设计相结合,可防止过多的栅极氧化物场应力并提供类似于IGBT的栅极可靠性。

在电力电子设备景观中,碳化硅和超结MOSFET都有其应用

与超结设备相比,它们在输出电容中显示了更低的电荷(Q奥斯)与漏极电压特性相结合。这些功能使得在高效桥拓扑中使用SIC MOSFET,如半桥和CCM(连续导通模式)图腾杆。另一方面,CoolMOS部件在不存在或可以防止在导电体二极管上的硬换向或可以防止的应用中展示它们的强度。

这为600 V至900 V电压级的碳化硅和超结mosfet成功共存奠定了基础。设计师可以决定哪种技术最适合他们的应用需求。



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